【正文】 －39，53－87[3] [M].北京：冶金工業(yè)出版社，－235[4] [M].北京：冶金工業(yè)出版社，－264[5] [M].上海：上海金屬，－6[6] [J].北京：冶金工業(yè)出版社，－208[7] [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，－365,668[8] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，－478[9] [J].山西：鑄造技術(shù)，－3 [10] [J].西安：電爐耐火材料研究所，2002 [11] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，－34，482－500[12] [J].沈陽：沈陽真空技術(shù)研究，2008 [13] [J].鑄造技術(shù)，2011 [14] M Govindaraju．Multipurpose Vacuum Induction Processing System[J]．Non Ferrous material Technology Development Centre (NFTDC).2011 [15] N. P. Pozdeev．Utilization of scrap for production of steel 000Kh18N12 in the vacuum induction furnace[J].Springer Journal．2005 [16]Yu. V. Tarakanov amp。 常用的真空泵類型及使用范圍真空泵類型真空度范圍kPa羅茨泵102~105油封104~104油擴(kuò)散泵104~1010在滿足真空度需求的條件下，選擇各種泵組之間的配置?？偟墓β时菊n題就取P=31千瓦。 時(shí)感應(yīng)線圈電阻發(fā)熱相當(dāng)可觀，約占電爐有用功率的20%左右。厘米； μ——被加熱物體的相對磁導(dǎo)率； f——電流頻率，Hz。 I——感應(yīng)器中的電流，A； ω——感應(yīng)器1cm長度上的匝數(shù)； k——小于1的修正系數(shù)； μ——被加熱物體的相對磁導(dǎo)率； ρ——被加熱物體電阻率，； f——電流頻率，Hz。這一部分損失將變?yōu)楹艽蟮臒?，加上由被熔金屬通過爐襯傳來的熱量，就使得在一般情況下必須對感應(yīng)器進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。 確定感應(yīng)器的有用功率感應(yīng)爐的有用功率PR表示單位時(shí)間內(nèi)，電源通過感應(yīng)器傳給爐料的能量，其中包括感應(yīng)器本身的熱損失。 確定坩堝尺寸是，應(yīng)考慮的一些主要因素如下[3]：1） 坩堝的高度和直徑必須有一定比例，坩堝高度偏矮時(shí)，坩堝內(nèi)的電磁場強(qiáng)度便分布不均勻，而無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定熔煉，而且占地面積比較大。④ 材料的施工性能良好，填充密度高，不易被熔液潤濕和滲透，不易產(chǎn)生爐內(nèi)結(jié)瘤，維修方便，具有良好的隔熱性和絕緣性。鋼種成分選用爐料。在真空保持的最初階段，脫氧速率大于供氧速率，所以氧的含量是下降的，到一定時(shí)間后，供氧速率就大于脫氧速率，氧降到最低值的時(shí)間也就是精煉時(shí)間。為了順利完成精煉期的任務(wù)，必須控制好這些工藝參數(shù)。噴濺的鋼液會(huì)使上部未熔化的爐料粘結(jié)在一起，出現(xiàn)架橋現(xiàn)象。 本課題研究的目的及意義 本課題，通過查閱有關(guān)資料，了解國內(nèi)外真空感應(yīng)爐發(fā)展?fàn)顩r，設(shè)計(jì)真空感應(yīng)爐裝置，有益于我們利用所學(xué)的專業(yè)知識解決實(shí)際問題，對真空中頻感應(yīng)爐的工作原理、構(gòu)造、工作流程等有更深入的認(rèn)識和理解，為今后從事相關(guān)的工作或進(jìn)一步深造打下扎實(shí)基礎(chǔ)。我國的鋼產(chǎn)量和鑄件產(chǎn)量都位居世界前列，但優(yōu)質(zhì)鋼，高檔鑄件尚需從國外進(jìn)口。本課題研究的對象是10kg真空中頻感應(yīng)爐裝置的設(shè)計(jì)，包括工藝參數(shù)的選擇，坩堝材料的選擇以及尺寸的設(shè)計(jì)，感應(yīng)器材料的選擇與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，傾爐機(jī)構(gòu)的選擇，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等，本課題的設(shè)計(jì)論述出了各部分的設(shè)計(jì)方法與原則以及計(jì)算設(shè)計(jì)過程和必要的強(qiáng)度校核。緊湊型真空感應(yīng)爐( VIDP) 在與其他澆注系統(tǒng)組合方面, 有很強(qiáng)的適應(yīng)性, 從而擴(kuò)展了真空感應(yīng)爐的功能, 實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用, 提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益[4,5]。裝料時(shí)，應(yīng)做到上松下緊，以防止熔化過程中上部爐料因卡住或焊接住而出現(xiàn)“架橋”；高熔點(diǎn)又不易氧化的爐料，應(yīng)裝在坩堝的中、下部高溫區(qū)。同時(shí)，還要調(diào)整熔池的溫度和進(jìn)行合金化。同時(shí)，高溫還會(huì)加速合金成分的揮發(fā)損失。XXXXXXXXXXXXXX（論文） 3 10kg真空中頻感應(yīng)爐設(shè)計(jì)理論計(jì)算3 10kg真空中頻感應(yīng)爐設(shè)計(jì)理論計(jì)算 計(jì)算所需要的原始數(shù)據(jù) 1) 已知爐料材質(zhì)，即被融化金屬或合金的名稱、成分，據(jù)此可由有關(guān)資料查出爐料的物理參數(shù)： 本課題以超低碳型奧氏體不銹鋼00Cr18Ni9為基礎(chǔ),其化學(xué)成分見下表 00Cr18Ni9化學(xué)成分[7] （%）CSiMnCrNiSP≤≤≤217~198~10≤≤ 00Cr19Ni10計(jì)算成分A[7] （%）CSiMnCrNiSP189 爐料的種類及其成分[1]爐料化學(xué)成分 ω/%CSiMnPSCrNiAlFe電解鎳其余電解錳其余硅鐵其余鉻鐵其余工業(yè)純鐵其余鋁①融化溫度tR=1435℃；澆注溫度tJ=1535℃。%=(kg)由硅鐵帶入的碳、硫、磷、錳量為： C %＝ (kg) ； S %＝ (kg)； P %＝ (kg)； Mn %＝ (kg)同理，點(diǎn)解錳量為： [（）%]247。 常用坩堝耐火材料的允許使用的最高工作溫度[2]坩堝材料礦物成分/%熔點(diǎn)/℃最高工作溫度/℃?zhèn)渥営⑹痁rO24） 本課題設(shè)計(jì)的熔煉爐采用圓無芯形坩堝，其各部分尺寸如圖所示： 圓形無芯坩堝[1]由于坩堝內(nèi)徑D和有效高度H（即金屬熔體高度）有一個(gè)合適比值A(chǔ)=D/H。 860——電熱當(dāng)量，即每一千瓦 感應(yīng)線圈銅管的內(nèi)側(cè)壁厚選用表[2]滲透深度及壁厚，毫米電源頻率，赫茲50100150200400500100025008000滲透深度最佳壁厚5壁厚的一般選用值10~209~127~106~9~4~63~52~41~2 因本課題設(shè)計(jì)的真空感應(yīng)爐頻率為2500Hz，所以選擇壁厚δj=感應(yīng)器銅管的長度與諧振電路的電感L有關(guān)。在考慮熱效率的同時(shí)，也要考慮加熱時(shí)的溫度分布。目前更多采用形L和 丨形磁軛。感應(yīng)器每1h所需冷卻水量（kg）的計(jì)算[2]： 式（）式中 PS——為感應(yīng)器有用功損耗和坩堝內(nèi)融化爐料通過坩堝壁向感應(yīng)器熱傳 導(dǎo)所損耗的功率之和； CS——水的質(zhì)量熱熔，103 J/(kg一般可取30~40℃，這取30℃。 ② 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)傾爐。 爐殼爐殼有固定爐殼和可動(dòng)爐殼。在此，特向指導(dǎo)我畢業(yè)論文的孫艷老師表示衷心的感謝！另外，衷心感謝我的同窗們和我同組成員黃忠同學(xué)，在我畢業(yè)論文寫作中，與他們的探討交流使我受益頗多。通過對真空感應(yīng)爐的理論研究和計(jì)算，得到了本次真空感應(yīng)爐設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)，并且經(jīng)過數(shù)據(jù)驗(yàn)算它們符合理論和實(shí)踐要求，為該模型真空感應(yīng)爐實(shí)際生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：（1）電源電壓：220V；（2）總功率：31KW；（3）頻率：2500Hz；（4）最高設(shè)計(jì)溫度：1800℃；（5）使用爐溫：1600℃；（6）感應(yīng)線圈匝數(shù)為12圈，,，；（7）爐膛尺寸：直徑D=,高HG=；（8）爐殼內(nèi)層尺寸：高度為97cm，直徑為70cm；（9）外殼外層尺寸：高度為98cm，直徑為71cm；（10）工作真空度為1Pa，極限真空度：。真空感應(yīng)爐中常用的真空泵類型及使用范圍如下表?？偣β? 式 （） ，因此坩堝尺寸、感應(yīng)器尺寸及爐襯結(jié)構(gòu)比較合理。度； λZ——隔熱層和絕熱層的導(dǎo)熱系數(shù)，這兩層因?yàn)檩^薄，可以看成一層，要 想計(jì)算的更精確，則應(yīng)將他們分成兩層計(jì)算， 水冷系統(tǒng)感應(yīng)爐所需冷卻的主要部位是感應(yīng)線圈。 電流的滲透深度計(jì)算： 冷態(tài)時(shí) 式（） 熱態(tài)時(shí) 式（）式中 ρ——被加熱物體的電阻率，歐姆感應(yīng)線圈加熱坩堝中金屬，金屬得到的單位有用功功率用下式表示[2]： 式（）式中 P——被加熱金屬物體單位表面接收的功率，W/cm2。為了的到大的加熱功率，流過感應(yīng)器的電流很大，以致在感應(yīng)器中的點(diǎn)損失可達(dá)到爐子有用功率的20~30%。，分別確定δG、δz的值取 δz=，δC/D=則 δC=== （厘米） δG=δCδZ== (厘米)則感應(yīng)爐內(nèi)徑， D1 =D+2δC=+2= (厘米)坩堝外徑， D3 =D+2δG=+2= （厘米）感應(yīng)器內(nèi)徑， D2=D+2d0=+2= （厘米） 其中，d0是銅管的外徑，=。 金屬液體積 式（） 總體積 式（） 式中 rm——熔融金屬比重，克/厘米3； GG——爐子額定容量，公斤； K——液態(tài)金屬占坩堝體積率,一般為2/